面向精准放大器应用的匹配电阻器网络

某些理想的运算放大器配 置会假定反馈电阻器呈现完美的匹配。而事实上，电阻器的非理想性会对各种电路参数产生影响，如共模抑制比(CMRR)、谐波失真和稳定性。如图1例子所示，配置一个单端放大器以将接地参考信号电平移位至2.5V共模电压就需要一个上佳的CMRR。假设CMRR为34dB且没有输入信号，则该2.5V电平 移位器将产生一个50mV的输出偏移，甚至有可能压倒12位模拟数字转换器(ADC)、驱动器的最低有效位(LSB)和偏移误差。

对于运算放大器而言，34dB是一个不太理想的CMRR。然而，不管该运算放大器的性能如何，一个由1%容差电阻器构成的反馈网络会将CMRR限制在 34dB。高度匹配的电阻器(如LT5400提供的匹配准确度达0.01%、0.025%和0.05%的电阻器)确保设计人员能够接近或达到放大器产品手 册所宣称的性能指标。本设计要点将LT5400与厚膜、0402、1%容差表面贴装型电阻器进行了对比，研究了采用这些电阻器在一个LTC6362运算放大器周围提供反馈(如图2所示)时的CMRR、谐波失真和稳定性。

共模抑制比

为了在存在共模噪声的情况下获取精准的测量结果，拥有高CMRR很重要。输入CMRR定义为差分增益(VOUT(DIFF)/VIN(DIFF))与输入共模至差分转换增益(VOUT(DIFF)/VIN(CM))的比值。在理想的单端和全差分放大器中， 只有输入差分电平会影响输出电压。然而，在实际电路中，电阻器失配对可用CMRR造成了限制。我们研究一下这款用于将一个±10V信号衰减至±2V信号而 配置的电路。当采用匹配准确度为2%(1%容差)的典型表面贴装电阻器时，产生自电阻器的最坏情况CMRR为30dB。而当采用0.01%容差 (0.02%匹配准确度)的电阻器时，由电阻器产生的最坏情况CMRR为70dB。CMRR公式中的一个限制因素为：

该表达式简化为典型电阻器的电阻匹配比，但LT5400则更进一步，其通过限定电阻器对R1/R2与R4/R3之间的匹配来改善CMRR。通过将该式定义为CMRR的匹配公式，LT5400所提供的准确度比只采用电阻器匹配比时更好。例如，LT5400A可确保

从而将最坏情况CMRR提升至82dB。

该电路在实验测试中所产生的CMRR为50.7dB(在很大程度上受到电阻器匹配准确度的限制，使用的是1%容差电阻器)和86.6dB(使用LT5400)。在该场合中，一个2.5V共模输入将产生1.5mV(使用1%厚膜电阻器)和23μV(使用LT5400)偏移，从而使其适合于非常重视 DC准确度的18位ADC应用。